4 Результаты исследования

В данной работе исследуется амплитудная характеристика линейного и нелинейного кодека, а также определяются величины абсолютных и относительных ошибок квантования на различных участках АХ кодеков. Основные расчетные параметры имеют следующие значения:

• входящий сигнал

• ограничивающее напряжение ;

• номер разряда с ошибкой 5;

• коррекция ошибок присутствует и равна 0,5;

• Шаг квантования в конкретном случае для линейного кодека: δ₀ = u_огр/N_кв = 1,55/2⁷ = 0,012 В.

Исходя из начальных условий, диапазон табуляции значений функции входного сигнала имеет пределы от 0,01 до 1,55, с шагом 0,01. Для этого диапазона вычисляются абсолютные и относительные ошибки квантования, после чего на основании данных результатов строятся диаграммы амплитудных для характеристик двух типов рассматриваемых кодеков, а также зависимости ошибок квантования сигнала. Для конкретного входного сигнала +0,666016 В величины абсолютной и относительной ошибок квантования приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Ошибки квантования при заданном по условию напряжении сигнала

	Линейный кодек	Нелинейный кодек
Вход. сигнал	+0,666016	+0,666016
Разряд ошибки	5
Выход декодера	0,768945	0,472266
Абс. ошибка	0,10293	-0,19375
Относ. ошибка	0,154545	0,290909
Разряд ошибки	Нет ошибки
Выход декодера	0,67207	0,666016
Абс. ошибка	0,006055	0
Относ. ошибка	0,009091	0

Все требуемые диаграммы АХ, абсолютных и относительных ошибок квантования линейного и нелинейного кодеков, для положительной области сигнала, входящей в пределы напряжения ограничения, близ нулевого значения напряжения сигнала и в областях одного шага квантования до и после напряжения ограничения приведены на листах рабочего файла СавинА.В.БИС1952_ЛР_ЦСП_2022_Упр_ч_5a_Кодеки_таб.xls (1-й лист для линейного кодека, 2-й – для нелинейного кодека соответственно).

5 Анализ результатов исследования

По итогам полученных исследовательских данных и диаграмм составляется сводная таблица минимальных и максимальных по модулю величин абсолютных и относительных ошибок квантования сигнала для линейного и нелинейного кодеков при положительном сигнале в окрестностях нулевого напряжения, а также близ или выше напряжения ограничения (таблица 3).

Таблица 3 – Минимальные и максимальные ошибки квантования для кодеков

Диапазон значений сигнала

Линейный кодек

Нелинейный кодек

Абс. ош.

Относ. ош.

Абс. ош.

Относ. ош.

мин

макс

мин

макс

мин

макс

мин

макс

Окрестности 0 В

2,7* 10-4

3,9* 10-3

9,11* 10-3

3,95* 10-1

5,6* 10-5

2,22* 10-4

2,81* 10-3

2,17* 10-2

Близко к Uогр

1,8* 10-3

6,1* 10-3

1,2* 10-3

3,9* 10-3

1,09* 10-3

2,27* 10-2

7,65* 10-4

1,5* 10-2

Превышает Uогр

1,8* 10-3

3,95* 10-3

1,2* 10-3

2,5* 10-3

1,09* 10-3

2,27* 10-2

6,5* 10-4

1,42* 10-2

В результате проведенного исследования производится следующий анализ:

• амплитудная характеристика линейного кодека, при напряжении сигнала в окрестностях нуля, имеет выраженную ступенчатую форму, в диапазоне значений 0,01 В, которая повторяется с периодичностью 0,05 В;

• амплитудная характеристика линейного кодека в диапазоне всего напряжения ограничения, при высоких значениях входящего сигнала, стремится к прямолинейной;

• амплитудная характеристика нелинейного кодека, при напряжении сигнала в окрестностях нуля, напротив, имеет менее выраженную ступенчатую форму, которая также повторяется с периодичностью 0,05 В;

• в случае же рассмотрения амплитудной характеристики нелинейного кодека в диапазоне всего напряжения ограничения, при высоких значениях входящего сигнала, данная зависимость приобретает явный ступенчатый вид, причем, чем выше значение входного сигнала – тем больше отклонение АХ от прямолинейной зависимости;

• как отчетливо видно по соответствующим диаграммам, при значениях сигнала в окрестностях и выше ограничивающего напряжения, АХ линейного кодека имеет пусть и все еще ступенчатый, но куда более прямолинейной характер, чем АХ нелинейного кодека;

• для линейного кодека абсолютная ошибка квантования по модулю имеет примерно повторяющийся периодический характер на любом диапазоне рассматриваемого напряжения сигнала, для нелинейного же кодека величина абсолютной ошибки квантования возрастает по модулю с увеличением напряжения сигнала;

• относительная ошибка квантования для линейного кодека принимает наибольшее значение по модулю в области околонулевых напряжений сигнала, с возрастанием сигнала она стремительно уменьшается;

• относительная ошибка квантования для нелинейного кодека имеет примерно периодическую повторяющуюся зависимость от величины напряжения входящего сигнала для любых его рассматриваемых диапазонов, с возрастанием сигнала она немного снижается;

• в среднем, абсолютные и относительные ошибки квантования для нелинейного кодека заметно меньше, чем для линейного кодека (примерно в два раза);

• все найденные и проанализированные в процессе исследования данные и зависимости, соответствуют изначальным теоретическим положениям и ожиданиям.